基于NASTRAN的某轻卡仪表板系统NVH性能优化仿真研究

黄伟

摘 要：文章基于有限元法，采用NASTRAN软件，对轻卡仪表板基础方案和优化方案进行了CAE模态分析和频率响应强度分析，分析结果显示，优化方案模态频率得到提升，应力下降改善明显，仪表板NVH异响问题得以解决。

关键词：轻卡;仪表板;NVH性能

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）20-118-03

Abstract： In this paper， based on the finite element method and NASTRAN software， the CAE modal analysis and frequency response strength analysis of the basic scheme and optimization scheme of the light truck instrument panel are carried out. The analysis results show that the modal frequency of the optimization scheme is increased， the stress drop is improved obviously， and the NVH abnormal noise problem of the instrument panel is solved.

Keywords： Commercial vehicle; Instrument panel; NVH property

CLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）20-118-03

1 引言

隨着疫情过后，国家经济复苏快速发展，轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1-3]。汽车仪表板系统，作为整车驾驶室系统中重要组成部分，其既要承载各种仪表及附属件系统部件的固定安装要求，同时还要符合相关性能要求，又要凸显整车设计造型风格，需要在动静载荷作用下具备足够的强度和NVH性能[4]，因此研究轻卡仪表板系统NVH性能具有重要的经济和社会意义。

本文基于有限元法，采用NASTRAN软件，对轻卡仪表板基础方案和优化方案进行了CAE模态分析和频率响应强度分析，分析结果显示，优化方案模态频率得到提升，应力下降改善明显，且仪表板NVH异响问题得以解决。

2 仪表板系统CAE模态对比分析

2.1 模态分析理论

结构系统固有模态频率及振型是分析结构振动特性基础，通过模态分析可确定结构的振动特性[5]。

2.3 仪表板系统CAE模态分析

经Hypermesh建模后，采用Nastran软件对仪表板系统基础方案和优化方案进行自由模态分析，优化方案是在基础方案增加连接支架，得到图2的CAE分析结果，基础方案一阶弯曲模态频率为38.5Hz，优化方案一阶弯曲模态频率为39Hz，模态频率得到提升改善。

3 仪表板系统CAE强度分析

本文采用NASTRAN软件，对某轻卡仪表板系统管梁进行了强度对比分析，约束管梁与车身连接处全部自由度，在X/Y/Z三向施加1g频率响应载荷，阻尼大小0.02，如图3。

本文按照上述工况条件，得到图4的基础方案仪表管梁强度分析结果，X向工况下，管梁固定安装支架最大应力为289MPa，对应频率为32Hz，Y向工况下，支架最大应力为149MPa，对应频率为53Hz，Z向工况下，支架最大应力为192MPa，对应频率为32Hz。

图5为优化方案仪表管梁强度分析结果，X向工况下，管梁固定安装支架最大应力为273MPa，对应频率为31Hz，Y向工况下，支架最大应力为141MPa，对应频率为36Hz，Z向工况下，支架最大应力为171MPa，对应频率为32Hz，较基础方案应力改善明显，且解决了异响问题，汇总如表1。

4 结论

本文基于有限元法，采用NASTRAN软件，对某轻卡仪表板系统基础方案和优化方案进行了CAE模态分析和强度分析，分析结果显示：

基础方案一阶弯曲模态频率为38.5Hz，优化方案一阶弯曲模态频率为39Hz，模态频率得到提升改善;

X/Y/Z三向施加1g频率响应载荷工况下，基础方案X向工况下，管梁固定安装支架最大应力为289MPa，Y向工况下，支架最大应力为149MPa，Z向工况下，支架最大应力为192MPa，而优化方案应力下降改善比都在5.5%以上，且解决了基础车仪表板NVH异响问题。

参考文献

[1] 钱鹏.某商用车仪表板横梁的模态静刚度分析与验证[J].农用装备与车辆工程，2018（8）：15-19.

[2] 汪勇.重型商用车驾驶室轻量化优化设计[D].吉林：吉林大学，2019.

[3] 袁余星.某商用车仪表板横梁模态和静刚度分析[J].机械设计与制造，2016（11）：37-40.

[4] 刘向东.商用车仪表板横梁模态分析与验证[J].汽车科技，2015（7）： 16-19.

[5] 王岩.某商用车仪表板总成模态分析及优化设计[J].轻型汽车技术， 2011（12）：36-39.